Номер 62, страница 66 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

8 класс. Сгорание топлива - номер 62, страница 66.

Условие.

62. На спиртовке нагрели $175 \text{ г}$ воды от $15 \text{ °С}$ до $75 \text{ °С}$. При этом было израсходовано $5 \text{ г}$ спирта. Какое количество теплоты пошло на нагревание воды, а какое количество теплоты было отдано окружающей среде?

Решение.

Дано:

$m_в = 175 \text{ г} = 0.175 \text{ кг}$

$t_1 = 15 \text{ °C}$

$t_2 = 75 \text{ °C}$

$m_с = 5 \text{ г} = 0.005 \text{ кг}$

$c_в = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}}$ (удельная теплоемкость воды)

$q_с = 2.9 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}$ (удельная теплота сгорания спирта)

Найти:

$Q_{полезн} - ?$ (количество теплоты на нагревание воды)

$Q_{потерь} - ?$ (количество теплоты, отданное окружающей среде)

Решение:

Количество теплоты, пошедшее на нагревание воды

Количество теплоты, которое получила вода при нагревании ($Q_{полезн}$), рассчитывается по формуле количества теплоты:

$Q_{полезн} = c_в \cdot m_в \cdot (t_2 - t_1)$

Подставим известные значения из условия задачи:

$Q_{полезн} = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}} \cdot 0.175 \text{ кг} \cdot (75 \text{ °C} - 15 \text{ °C}) = 4200 \cdot 0.175 \cdot 60 = 44100 \text{ Дж}$

Ответ: На нагревание воды пошло 44100 Дж (или 44,1 кДж) теплоты.

Количество теплоты, отданное окружающей среде

Сначала найдем общее количество теплоты ($Q_{полн}$), которое выделилось при сгорании 5 г спирта. Оно рассчитывается по формуле теплоты сгорания топлива:

$Q_{полн} = q_с \cdot m_с$

Подставим значения:

$Q_{полн} = 2.9 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг} \cdot 0.005 \text{ кг} = 145000 \text{ Дж}$

Общее количество выделившейся теплоты ($Q_{полн}$) расходуется на полезную работу — нагрев воды ($Q_{полезн}$), и на потери в окружающую среду ($Q_{потерь}$). Согласно закону сохранения энергии:

$Q_{полн} = Q_{полезн} + Q_{потерь}$

Отсюда, количество теплоты, отданное окружающей среде, равно:

$Q_{потерь} = Q_{полн} - Q_{полезн}$

Подставим рассчитанные ранее значения:

$Q_{потерь} = 145000 \text{ Дж} - 44100 \text{ Дж} = 100900 \text{ Дж}$

Ответ: Окружающей среде было отдано 100900 Дж (или 100,9 кДж) теплоты.